內(nèi)容: (來源：http://www.cn.ibm.com/developerWorks) 內(nèi)容： 基本概念 簡(jiǎn)單分析 具體實(shí)施 后話: 參考資料 關(guān)于作者 劉湛 (jeru@163.net)武漢大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)系學(xué)士2001 年 9 月在設(shè)計(jì)模式中,Factory Method也是比較簡(jiǎn)單的一個(gè),但應(yīng)用非常廣泛,EJB,RMI,COM,CORBA,Swing中都可以看到此模式的影子,它是最重要的模式之一.在很多地方我們都會(huì)看到xxxFactory這樣命名的類,那么,什么是Factory Method,為什么要用這個(gè)模式,如何用Java語言來實(shí)現(xiàn)該模式,這就是本文想要帶給大家的內(nèi)容.基本概念 Factory Method是一種創(chuàng)建性模式,它定義了一個(gè)創(chuàng)建對(duì)象的接口,但是卻讓子類來決定具體實(shí)例化哪一個(gè)類.當(dāng)一個(gè)類無法預(yù)料要?jiǎng)?chuàng)建哪種類的對(duì)象或是一個(gè)類需要由子類來指定創(chuàng)建的對(duì)象時(shí)我們就需要用到Factory Method 模式了.簡(jiǎn)單說來,Factory Method可以根據(jù)不同的條件產(chǎn)生不同的實(shí)例,當(dāng)然這些不同的實(shí)例通常是屬于相同的類型,具有共同的父類.Factory Method把創(chuàng)建這些實(shí)例的具體過程封裝起來了,簡(jiǎn)化了客戶端的應(yīng)用,也改善了程序的擴(kuò)展性,使得將來可以做最小的改動(dòng)就可以加入新的待創(chuàng)建的類. 通常我們將Factory Method作為一種標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)建對(duì)象的方法,當(dāng)發(fā)現(xiàn)需要更多的靈活性的時(shí)候,就開始考慮向其它創(chuàng)建型模式轉(zhuǎn)化簡(jiǎn)單分析 圖1是Factory Method 模式的結(jié)構(gòu)圖,這里提供了一些術(shù)語,讓我們可以進(jìn)行更方便的描述:Product: 需要?jiǎng)?chuàng)建的產(chǎn)品的抽象類. ConcreteProduct: Product的子類,一系列具體的產(chǎn)品. Creator: 抽象創(chuàng)建器接口,聲明返回Product類型對(duì)象的Factory Method. ConcreteCreator: 具體的創(chuàng)建器,重寫Creator中的Factory Method,返回ConcreteProduct類型的實(shí)例.圖1: Factory Method 模式結(jié)構(gòu)由此可以清楚的看出這樣的平行對(duì)應(yīng)關(guān)系: Product Creator ; ConreteProduct ConreteCreator抽象產(chǎn)品對(duì)應(yīng)抽象創(chuàng)建器,具體產(chǎn)品對(duì)應(yīng)具體創(chuàng)建器.這樣做的好處是什么呢?為什么我們不直接用具體的產(chǎn)品和具體的創(chuàng)建器完成需求呢?實(shí)際上我們也可以這樣做.但通過Factory Method模式來完成,客戶(client)只需引用抽象的Product和Creater,對(duì)具體的ConcreteProduct和ConcreteCreator可以毫不關(guān)心,這樣做我們可以獲得額外的好處:首先客戶端可以統(tǒng)一從抽象創(chuàng)建器獲取產(chǎn)生的實(shí)例,Creator的作用將client和產(chǎn)品創(chuàng)建過程分離開來,客戶不用操心返回的是那一個(gè)具體的產(chǎn)品,也不用關(guān)心這些產(chǎn)品是如何創(chuàng)建的.同時(shí),ConcreteProduct也被隱藏在Product后面,ConreteProduct繼承了Product的所有屬性,并實(shí)現(xiàn)了Product中定義的抽象方法,按照J(rèn)ava中的對(duì)象造型(cast)原則,通過ConcreteCreator產(chǎn)生的ConcreteProduct可以自動(dòng)的上溯造型成Product.這樣一來,實(shí)質(zhì)內(nèi)容不同的ConcreteProduct就可以在形式上統(tǒng)一為Product,通過Creator提供給client來訪問. 其次,當(dāng)我們添加一個(gè)新的ConcreteCreator時(shí),由于Creator所提供的接口不變,客戶端程序不會(huì)有絲毫的改動(dòng),不會(huì)帶來動(dòng)一發(fā)而牽全身的災(zāi)難, 這就是良好封裝性的體現(xiàn).但如果直接用ConcreteProduct和ConcreteCreator兩個(gè)類是無論如何也做不到這點(diǎn)的. 優(yōu)良的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)鼓勵(lì)使用封裝(encapsulation)和委托(delegation),而Factory Method模式就是使用了封裝和委托的典型例子,這里封裝是通過抽象創(chuàng)建器Creator來體現(xiàn)的,而委托則是通過抽象創(chuàng)建器把創(chuàng)建對(duì)象的責(zé)任完全交給具體創(chuàng)建器ConcreteCreator來體現(xiàn)的.現(xiàn)在,請(qǐng)?jiān)倩仡^看看基本概念中的那段話,開始也許覺得生澀難懂,現(xiàn)在是不是已經(jīng)明朗化了很多.下面讓我們看看在 Java 中如何實(shí)現(xiàn)Factory Method模式,進(jìn)一步加深對(duì)它的認(rèn)識(shí).具體實(shí)施 先說明一點(diǎn),用Factory Method模式創(chuàng)建對(duì)象并不一定會(huì)讓我們的代碼更短,實(shí)事上往往更長(zhǎng),我們也使用了更多的類,真正的目的在于這樣可以靈活的,有彈性的創(chuàng)建不確定的對(duì)象.而且,代碼的可重用性提高了,客戶端的應(yīng)用簡(jiǎn)化了,客戶程序的代碼會(huì)大大減少,變的更具可讀性.標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn): 這里我采用Bruce Eckel 用來描述OO思想的經(jīng)典例子 Shape.這樣大家會(huì)比較熟悉一些.我完全按照?qǐng)D1中所定義的結(jié)構(gòu)寫了下面的一段演示代碼.這段代碼的作用是創(chuàng)建不同的Shape實(shí)例,每個(gè)實(shí)例完成兩個(gè)操作:draw和erase.具體的創(chuàng)建過程委托給ShapeFactory來完成. 1.a 首先定義一個(gè)抽象類Shape,定義兩個(gè)抽象的方法. abstract class Shape { // 勾畫shape public abstract void draw(); // 擦去 shape public abstract void erase(); public String name; public Shape(String aName){ name = aName; }} 1.b 定義 Shape的兩個(gè)子類: Circle, Square,實(shí)現(xiàn)Shape中定義的抽象方法 // 圓形子類class Circle extends Shape { public void draw() { System.out.println('It will draw a circle.'); } public void erase() { System.out.println('It will erase a circle.'); } // 構(gòu)造函數(shù) public Circle(String aName){ super(aName); }}// 方形子類class Square extends Shape { public void draw() { System.out.println('It will draw a square.'); } public void erase() { System.out.println('It will erase a square.'); } // 構(gòu)造函數(shù) public Square(String aName){ super(aName); }} 1.c 定義抽象的創(chuàng)建器,anOperation調(diào)用factoryMethod創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象,并對(duì)該對(duì)象進(jìn)行一系列操作.abstract class ShapeFactory { protected abstract Shape factoryMethod(String aName); // 在anOperation中定義Shape的一系列行為public void anOperation(String aName){ Shape s = factoryMethod(aName); System.out.println('The current shape is: ' + s.name); s.draw(); s.erase(); }} 1.d 定義與circle和square相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)具體創(chuàng)建器CircleFactory,SquareFactory,實(shí)現(xiàn)父類的methodFactory方法// 定義返回 circle 實(shí)例的 CircleFactoryclass CircleFactory extends ShapeFactory { // 重載factoryMethod方法,返回Circle對(duì)象 protected Shape factoryMethod(String aName) { return new Circle(aName + ' (created by CircleFactory)'); }} // 定義返回 Square 實(shí)例的 SquareFactoryclass SquareFactory extends ShapeFactory { // 重載factoryMethod方法,返回Square對(duì)象protected Shape factoryMethod(String aName) { return new Square(aName + ' (created by SquareFactory)'); }} 1.e 測(cè)試類:請(qǐng)注意這個(gè)客戶端程序多么簡(jiǎn)潔,既沒有羅嗦的條件判斷語句,也無需關(guān)心ConcreteProduct和ConcreteCreator的細(xì)節(jié)(因?yàn)檫@里我用anOperation封裝了Product里的兩個(gè)方法,所以連Product的影子也沒看見,當(dāng)然把Product里方法的具體調(diào)用放到客戶程序中也是不錯(cuò)的). class Main { public static void main(String[] args){ ShapeFactory sf1 = new SquareFactory(); ShapeFactory sf2 = new CircleFactory(); sf1.anOperation('Shape one'); sf2.anOperation('Shape two'); }} 運(yùn)行結(jié)果如下:The current shape is: Shape one (created by SquareFactory)It will draw a square.It will erase a square.The current shape is: Shape two (created by CircleFactory)It will draw a circle.It will erase a circle.參數(shù)化的Factory Method: 這種方式依靠指定的參數(shù)作為標(biāo)志來創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的實(shí)例,這是很常見的一種辦法.比如JFC中的BorderFactory就是個(gè)很不錯(cuò)的例子. 以下的這個(gè)例子是用字符串作為標(biāo)記來進(jìn)行判斷的,如果參數(shù)的類型也不一樣,那就可以用到過載函數(shù)來解決這個(gè)問題,定義一系列參數(shù)和方法體不同的同名函數(shù),這里java.util.Calendar.getInstance()又是個(gè)極好的例子.參數(shù)化的創(chuàng)建方式克服了Factory Method模式一個(gè)最顯著的缺陷,就是當(dāng)具體產(chǎn)品比較多時(shí),我們不得不也建立一系列與之對(duì)應(yīng)的具體構(gòu)造器. 但是在客戶端我們必須指定參數(shù)來決定要?jiǎng)?chuàng)建哪一個(gè)類. 2.a 我們?cè)诘谝环N方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改,首先自定義一個(gè)的異常,這樣當(dāng)傳入不正確的參數(shù)時(shí)可以得到更明顯的報(bào)錯(cuò)信息. class NoThisShape extends Exception { public NoThisShape(String aName) { super(aName); }} 2.b去掉了ShapeFactory的兩個(gè)子類,改為由ShapeFactory直接負(fù)責(zé)實(shí)例的創(chuàng)建. ShapeFactory自己變成一個(gè)具體的創(chuàng)建器,直接用參數(shù)化的方法實(shí)現(xiàn)factoryMethod返回多種對(duì)象. abstract class ShapeFactory { private static Shape s; private ShapeFactory() {} static Shape factoryMethod(String aName, String aType) throws NoThisShape{ if (aType.compareTo('square')==0) return new Square(aName); else if (aType.compareTo('circle')==0) return new Circle(aName); else throw new NoThisShape(aType); } // 在anOperation中定義Shape的一系列行為 static void anOperation(String aName, String aType) throws NoThisShape{ s = factoryMethod(aName, aType); System.out.println('The current shape is: ' + s.name); s.draw(); s.erase(); }} 2.c 測(cè)試類:這里客戶端必須指定參數(shù)來決定具體創(chuàng)建哪個(gè)類.這個(gè)例子里的anOperation是靜態(tài)函數(shù),可以直接引用. class Main { public static void main(String[] args) throws NoThisShape{ ShapeFactory.anOperation('Shape one','circle'); ShapeFactory.anOperation('Shape two','square'); ShapeFactory.anOperation('Shape three', 'delta'); }} 運(yùn)行結(jié)果如下: The current shape is: Shape oneIt will draw a circle.It will erase a circle.The current shape is: Shape twoIt will draw a square.It will erase a square.Exception in thread 'main' NoThisShape: delta at ShapeFactory.factoryMethod(ShapeFactory.java:10) at ShapeFactory.anOperation(ShapeFactory.java:15) at Main.main(Main.java:5) 動(dòng)態(tài)裝載機(jī)制: 有的時(shí)候我們會(huì)把ConcreteProduct的實(shí)例傳給創(chuàng)建器作為參數(shù),這種情況下,如果在創(chuàng)建器里完成創(chuàng)建過程,就必須判斷參數(shù)的具體類型(用instanceof),然后才能產(chǎn)生相應(yīng)的實(shí)例,那么比較好的做法是利用Java的動(dòng)態(tài)裝載機(jī)制來完成這件事.比如:我們得到一個(gè)Shape的子類s,但不知道具體是那個(gè)子類,就可以利用Class類自帶的方法newInstance()得到實(shí)例return (Shape)s.getClass().newInstance(); 這種方法有興趣得讀者可以自己嘗試,限于篇幅,不寫具體代碼出來了.后話: 看完這篇文章后,相信讀者對(duì)Factory Method模式有一個(gè)比較清楚的了解了.我想說的是,我們不僅應(yīng)該關(guān)心一個(gè)具體的模式有什么作用,如何去實(shí)現(xiàn)這個(gè)模式,更應(yīng)該透過現(xiàn)象看本質(zhì),不但知其然,還要知其所以然.要通過對(duì)模式的學(xué)習(xí)加深對(duì)面向?qū)ο笏枷氲睦斫?讓自己的認(rèn)識(shí)得到升華.Factory Method模式看似簡(jiǎn)單,實(shí)則深刻.抽象,封裝,繼承,委托,多態(tài),針對(duì)接口編程等面向?qū)ο笾械母拍疃荚谶@里得到了一一的體現(xiàn).只有抓住了它的本質(zhì),我們才能夠不拘于形式的靈活運(yùn)用,而不是為了使用模式而使用模式.參考資料 Thinking in Pattern with Java ---- Bruce Eckel The Factory Method Design Pattern by Gopalan Suresh Raj---- http://gsraj.tripod.com/design/creational/factory/factory.html SENG609_40 FACTORY PATTERNS PAPER---- http://sern.ucalgary.ca/~kjfu/courses/SENG60904/paper.html Factory Method Pattern---- http:// www.ugolandini.net/FactoryMethodPattern.html Design Patterns in Java ---- Bob Tarr Design Patterns ---- Gang of Four Dynamic Class Loading in Java---- http:// www.pramodx.20m.com/dynamic_class_loading_in_java.htm 關(guān)于作者 劉湛,武漢大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)系學(xué)士，熟悉 Java 語言和 J2EE 思想，國(guó)內(nèi)多個(gè) Java 論壇版主，現(xiàn)致力于 J2EE 平臺(tái)上的 eCRM 套件開發(fā)。你可以通過jeru@163.net與他聯(lián)系！ Java, java, J2SE, j2se, J2EE, j2ee, J2ME, j2me, ejb, ejb3, JBOSS, jboss, spring, hibernate, jdo, struts, webwork, ajax, AJAX, mysql, MySQL, Oracle, Weblogic, Websphere, scjp, scjd